JP2000227002A - 堆積物トラップを有するタ―ビン - Google Patents

堆積物トラップを有するタ―ビン

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】バケット冷却回路中の蒸気による冷却に影響し
ないような領域、即ち、バケットの上流において、蒸気
冷却媒体中に生まれる堆積物を集めトラップする冷却回
路構造を提供する。 【解決手段】少なくとも１つのバケットは空気または蒸
気で冷却される複数の段を備えたタービンであって、１
つまたは複数の冷却剤フィードチューブ４８が少なくと
も１つの前記段の１つまたは複数のバケットに冷却剤を
供給するように配置され、マニホールド４６が、少なく
とも１つの軸方向に伸びた冷却剤フィードチューブ４８
を超えて径方向に伸びることにより、ロータの回転によ
り発生される遠心力の下で堆積物を収集するための堆積
物トラップ領域５０を形成することが特徴である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は堆積物トラップを有
するタービンに関し、特に、タービン冷却システムにお
いて発生する堆積物(debris)のトラップに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンバケットの蒸気冷却は、フ
ィルタの下流において堆積物が発生し易い。冷却対象で
あるそのバケットの径方向外側の端部（先端の湾曲部）
において堆積物が集まり、それにより、冷却通路の妨害
が時間と共に積層させからで、バケット先端での冷却能
力が、高熱のバケット先端表面を冷却媒体から絶縁させ
る堆積物層が形成されて減殺される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、バケット
冷却回路の、蒸気の冷却の仕事に影響しないような領
域、即ち、バケットの上流において、蒸気冷却媒体中に
生まれる堆積物を集めトラップする冷却回路構造を提供
する。
【０００４】即ち、ガスタービン（本発明の譲受人の製
造になる）の第１段のバケットと第２段のバケットとに
供給される冷却蒸気の通路は、相対的に低速の蒸気マニ
ホールドを通り、バケットに蒸気を運ぶための高速のフ
ィードチューブを通ってこのマニホールドから抜ける。
この冷却通路のこの位置に於いて、堆積物にかかる中心
充填力(centrifugal load)が堆積物に作用して、主流速
ラインから離れたところの、マニホールドの径方向で最
も外側の領域に於いて堆積物を収集するものである。こ
の目的のために、マニホールドはバケットフィードチュ
ーブを超えて径方向に伸び、これにより、回転ロータに
より発生される中心力により固形粒子や他の堆積物を集
めるような、奥まったトラップ領域を形成するものであ
る。例示的な実施形態に於いては、１０個のそのような
マニホールドが、タービンロータの周りに環状のアレイ
状に配置され、各マニホールドのセグメントは約３６度
の角度で伸びている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このために、本発明は、
ロータと、各段が、前記ロータに設けられ、このロータ
と共に回転するホイールに支持されたバケット列を有
し、前記段の少なくとも１つのバケットは空気または蒸
気で冷却される複数の段を備えたタービンであって、少
なくとも１つ環状の冷却剤供給マニホールドと連通する
少なくとも１つの軸方向に伸びた冷却剤供給導管と、前
記冷却剤供給導管の径方向の外側位置に於いて前記マニ
ホールドに接続された１つまたは複数の軸方向に伸びた
冷却剤フィードチューブとを具備し、前記１つまたは複
数の冷却剤フィードチューブが、少なくとも１つの前記
段の１つまたは複数のバケットに冷却剤を供給するよう
に配置され、前記マニホールドが、前記少なくとも１つ
の軸方向に伸びた冷却剤フィードチューブを超えて径方
向に伸びることにより、前記ロータの回転により発生さ
れる中心力の下で堆積物を収集するための堆積物トラッ
プ領域を形成することを特徴としたタービンに関係す
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】第１図を参照すると、タービンロ
ータ組体の一部が１０として示されている。この装置の
タービン部は、ロータ軸２０上に設けられ、これと共に
回転する複数段のタービンホイール１２，１４，１６，
１８を有する。各ホイールは、ホイールの径方向の外側
に飛び出ており、固定されたノズル（不図示）の間に軸
方向において交互に配置された一列のバケット（不図
示）を有する。ホイールの間には、スペーサディスク２
２，２４，２６が設けられている。機尾側(aft)の軸３
０の一体部を形成する、冷却剤の供給側とリターン側の
機尾側ディスク２８が、最後段のタービンホイール１８
の機尾側に設けられている。上記ホイールとディスクと
は、従来のガスタービン構造と同じように、複数の周方
向で離間し軸方向に伸びたボルト（不図示）により互い
に固定されている。
【０００７】冷却蒸気は、結合サイクルシステムにおけ
る閉回路の蒸気供給／リターンシステムの一部としての
タービンバケットに供給される。即ち、この冷却蒸気
は、高圧蒸気タービンの排気口から分かれるか、また
は、埋め込まれた供給口から供給される。
【０００８】本冷却構造は、ロータ軸２０の回転Ａの軸
の周りの、外側チューブ３２とこれと同軸構造の内側チ
ューブ３４とを含む。この外側チューブ３２と内側チュ
ーブ３４とは、夫々、環状の冷却蒸気供給通路３６を規
定し、内側チューブ３４は使われた蒸気のためのリター
ン通路３８を提供する。この通路３６は、径方向の供給
導管４２を介して、径方向の外側に伸び且つ軸方向に伸
びた複数の供給チューブ４４（供給チューブ４４の１つ
が図示されている）に冷却蒸気を供給するマニホールド
４０と連通する。供給チューブ４４の各々の一つは冷却
蒸気を夫々のマニホールドセグメント４６に供給する。
例示的な実施例では、そのようなマニホールドセグメン
トを１０個有し、個々のセグメントは約３６度の幅で伸
び、それらの全ては一体となることにより、第１段ホイ
ール１２と第２段のホイール１４との間に位置づけられ
た３６０度のマニホールドを形成する。
【０００９】本発明の中心はマニホールドセグメント４
６である。各マニホールドセグメント４６は、冷却蒸気
を前記第１と第２段のバケットに供給する複数の比較的
短いフィードチューブ４８に繋がる。各セグメントには
いくつかの供給チューブが接続されていることが理解さ
れるであろう。これにより、各バケットが各々冷却蒸気
を供給される。
【００１０】リターンチューブとマニホールドとは、冷
却剤をバケット外に運ぶように採用されている。しか
し、これらの要素は本発明の一部を構成するものではな
い。
【００１１】特に第２図を参照して、マニホールドセグ
メント４６が径方向に伸びて各々のフィードチューブ４
８を超えることとなり、これにより、堆積物トラップ領
域５０が構成される。この領域は、ロータ１２の回転に
より形成される中心力の故に、固体堆積物をトラップす
るのに有効である。かくして、いかなる固体の粒子また
は他の堆積物などは、比較的低速な方の蒸気マニホール
ド４６内において、径方向の外側に向かって蒸気流に従
うこととなる。しかし、その一方で加圧された冷却蒸気
が、より高速の方のフィードチューブ４８内に流れ込む
こととなり、第１段と第２段のバケット（このようなバ
ケットの低い方のものが第２図のファントム４９位置に
示される）に向かうこととなって、固体粒子や他の堆積
物が中心に充填される。これにより、固体粒子や他の堆
積物などは、蒸気の主流線から離れてトラップ領域５０
内に集まることとなる。このような堆積物は、通常、領
域５０のマニホールドの内側表面にくっついており、そ
こで通常のサービスのためのシャットダウンまでの間堆
積していくこととなる。シャットダウン時はこの堆積物
は清掃される。
【００１２】上述の如き特定のマニホールドとフィード
チューブとの構成は、この中央充填（中心力）原理に基
づいた堆積物トラップが一般のターボ装置内の様々な冷
却蒸気供給回路に適用可能であることに鑑みれば、例示
に過ぎないことは明らかである。
【００１３】本発明は最も実用的であり好ましい実施例
であると考えられる実施形態に関連して説明したが、本
発明はこれら説明の実施例に限定されるものではなく、
逆に、種々の変形例や添付の請求の範囲の精神に含まれ
る等価な構成を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態に従って構成された、周囲を取り巻
く後部軸受けを有するボアチューブ組体とメインロータ
の一部とを表し、それらの一部を切り欠き一部を破断し
た斜視図。
【図２】 図１のボアチューブ組体の一部を拡大した断
面図。
【符号の説明】
１２，１４，１６，１８：タービンホイール、 ２０：ロータ軸、 ２２，２４，２６：スペーサディスク、 ２８：機尾側ディスク、 ３０：機尾側軸, ３２：外側チューブ、 ３４：内側チューブ、 ３６：環状冷却蒸気供給通路、 ３８：蒸気リターン通路、 ４２：供給導管、 ４４：供給チューブ、 ４６：マニホールドセグメント、 ４８：フィードチューブ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータと；各段が、前記ロータに設けら
    れ、このロータと共に回転するホイールに支持されたバ
    ケット列を有し、前記段の少なくとも１つのバケットは
    空気または蒸気で冷却される複数の段；とを備えたター
    ビンであって、 少なくとも一部が環状の冷却剤供給マニホールドと連通
    する少なくとも１つの軸方向に伸びた冷却剤供給導管
    と、 前記冷却剤供給導管の径方向の外側位置に於いて前記マ
    ニホールドに接続された１つまたは複数の軸方向に伸び
    た冷却剤フィードチューブとを具備し、 前記１つまたは複数の冷却剤フィードチューブが、少な
    くとも１つの前記段の１つまたは複数のバケットに冷却
    剤を供給するように配置され、 前記マニホールドが、前記１つまたは複数の軸方向に伸
    びたフィードチューブを超えて径方向に伸びることによ
    り、前記ロータの回転により発生される中心方向充填力
    の下で堆積物を収集するための堆積物トラップ領域を形
    成することを特徴としたタービン。
  2. 【請求項２】 前記冷却材供給マニホールドは約３６度
    の角度まで伸びたことを特徴とする請求項１に記載のタ
    ービン。
  3. 【請求項３】 複数の軸方向に伸びたフィードチューブ
    が前記冷却剤供給マニホールドに接続されていることを
    特徴とする請求項１に記載のタービン。
  4. 【請求項４】 前記複数の軸方向に伸びたフィードチュ
    ーブは、冷却剤を、隣り合った段に於けるバケットに反
    対の軸方向に供給することを特徴とする請求項３に記載
    のタービン。
  5. 【請求項５】 前記冷却剤供給マニホールドはこのター
    ビンの第１段と第２段の間に置かれていることを特徴と
    する請求項１に記載のタービン。
  6. 【請求項６】 前記冷却剤供給マニホールドはこのター
    ビンの第１段と第２段の間に置かれていることを特徴と
    する請求項４に記載のタービン。
  7. 【請求項７】 前記前記冷却剤供給マニホールドの複数
    が前記ロータの周りに配置され、前記複数の冷却剤供給
    マニホールドは、２つの隣り合う段の各バケットを冷却
    するために、十分な数の軸方向冷却剤フィードチューブ
    に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のタ
    ービン。
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